
这个问题就是『约瑟夫环』问题嘛。
1 问题描述
约瑟夫环(约瑟夫问题)是一个数学的应用问题:已知 n 个人(以编号1,2,3...n分别表示)围坐在一张圆桌周围。从编号为 k 的人开始报数,数到 m 的那个人出圈;他的下一个人又从 1 开始报数,数到 m 的那个人又出圈;依此规律重复下去,直到剩余最后一个胜利者。
例如:有10个人围成一圈进行此游戏,每个人编号为 1-10,。若规定数到 3 的人出圈。则游戏过程如下。
(1)开始报数,第一个数到 3 的人为 3 号,3 号出圈。 1, 2, 【3】, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10。 (2)从4号重新从1开始计数,则接下来数到3的人为6号,6号出圈。 1, 2, 【3】, 4, 5, 【6】, 7, 8, 9, 10。 (3)从7号重新从1开始计数,则接下来数到3的人为9号,9号出圈。 1, 2, 【3】, 4, 5, 【6】, 7, 8, 【9】, 10。 (4)从10号重新从1开始计数,由于10个人称环形结构,则接下来数到3的人为2号,2号出圈。 1, 【2】, 【3】, 4, 5, 【6】, 7, 8, 【9】, 10。 (5)从4号重新从1开始计数,则接下来数到3的人为7号,7号出圈。 1, 【2】, 【3】, 4, 5, 【6】, 【7】, 8, 【9】, 10。 (6)从8号重新从1开始计数,则接下来数到3的人为1号,1号出圈。 【1】, 【2】, 【3】, 4, 5, 【6】, 【7】, 8, 【9】, 10。 (7)从4号重新从1开始计数,则接下来数到3的人为8号,8号出圈。 【1】, 【2】, 【3】, 4, 5, 【6】, 【7】, 【8】, 【9】, 10。 (8)从10号重新从1开始计数,则接下来数到3的人为5号,5号出圈。 【1】, 【2】, 【3】, 4, 【5】, 【6】, 【7】, 【8】, 【9】, 10。 (9)从10号重新从1开始计数,则接下来数到3的人为10号,10号出圈。 【1】, 【2】, 【3】, 4, 【5】, 【6】, 【7】, 【8】, 【9】, 【10】。 (10)最终剩余 4 号,4 号为胜利者。
2 数组求解
2.1 解题思想
用数组求解的基本思想就是用一个一维数组去标识这 n 个人的状态,默认全为 1 ,也就是都在圈子内,当数到 m的人出圈之后,标识置为 0(就是出圈了),同时报数器清 0,下一个人要从 1 开始。在每次报数之前要判断他是否在圈子内(也就是他的标识是否为 1 ),如果在圈子里面才会继续报数。定义一个变量记录出圈的人数, 出圈的人数等于 n-1 时,则游戏结束。
2.2 代码实现
3 循环链表求解3.1 解题思想
约瑟夫环问题可以转化为循环链表的数据结构来求解。可以将每个人看做链表的单个节点,每个节点之间通过链表的 next 指针连接起来,并且将链表末尾节点指向头节点就形成的环,由链表构成的环形结构在数据结构中称为循环链表。
3.2 代码实现
4 递推公式求解4.1 解题思想
约瑟夫环中,每当有一个人出圈,出圈的人的下一个人成为新的环的头,相当于把数组向前移动 m 位。若已知 n-1 个人时,胜利者的下标位置位 f(n−1,m) ,则 n 个人的时候,就是往后移动 m 位,(因为有可能数组越界,超过的部分会被接到头上,所以还要模 n ),根据此推导过程得到的计算公式为: f(n,m) = (f(n−1,m) + m) % n。 其中,f(n,m) 表示 n 个人进行报数时,每报到 m 时*掉那个人,最终的编号,f(n−1,m) 表示,n-1 个人报数,每报到 m 时*掉那个人,最终胜利者的编号。有了递推公式后即可使用递归的方式实现。
4.2 递归代码实现
4.3 迭代代码实现
实际应用
比如你们公司需要团建,你可以设计这个游戏,根据游戏人数的多少,将你和你心仪的妹子安排在合适的座位上,一同进最后的决赛圈~
